JP3306688B2 - Method for manufacturing optical semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing optical semiconductor deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光通信用半導体
発光素子及び光導波路などを集積化した光半導体装置を
製造するのに好適な方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method suitable for manufacturing an optical semiconductor device in which, for example, a semiconductor light emitting element for optical communication and an optical waveguide are integrated.
【０００２】一般に、光半導体装置に於いて、例えば、
発光素子と光導波路など、複数種類の素子を作り付ける
には、多くの工程が必要であり、しかも、高品質のもの
を制御性良く形成することは難しい。そこで、このよう
な問題を解消しなければならない。Generally, in an optical semiconductor device, for example,
Many steps are required to fabricate a plurality of types of elements such as a light emitting element and an optical waveguide, and it is difficult to form a high quality element with good controllability. Therefore, such a problem must be solved.
【０００３】[0003]
【従来の技術】現在、有機金属気相成長（ｍｅｔａｌｏ
ｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘ
ｙ：ＭＯＶＰＥ）法を適用し、また、半導体基板表面に
形成された選択成長用マスク・パターンを利用し、各種
の三族−五族化合物半導体素子を作製する試みがなされ
ている。2. Description of the Related Art At present, metal organic chemical vapor deposition (metallo) is used.
rganic vapor phase epitax
Attempts have been made to produce various Group III-V compound semiconductor devices by applying the y: MOVPE) method and utilizing a mask pattern for selective growth formed on the surface of a semiconductor substrate.
【０００４】即ち、選択成長用マスク・パターンの幅、
即ち、マスクに形成されたストライプの開口幅に依存し
て半導体結晶層の成長速度を制御できることが報告さ
れ、複数の素子、例えば発光素子及び光導波路の構成部
分を一回の成長工程で形成する選択成長技術が実現され
た。That is, the width of a mask pattern for selective growth,
That is, it has been reported that the growth rate of the semiconductor crystal layer can be controlled depending on the opening width of the stripe formed in the mask, and a plurality of elements, for example, components of a light emitting element and an optical waveguide are formed in one growth step. Selective growth technology has been realized.
【０００５】前記成長速度の変化は、当然のことなが
ら、半導体結晶層の膜厚変化と結び付くことになり、そ
の膜厚変化が特性変化に劇的な影響を及ぼすのは、量子
サイズ効果が現れる素子の一つである多重量子井戸を作
製した場合であって、膜厚変化に依って実現された発光
波長の変化幅として１６０〔ｎｍ〕が得られた旨の報告
がなされている。因みに、膜厚が小である場合には、発
光波長は短くなる。The change in the growth rate naturally leads to a change in the thickness of the semiconductor crystal layer, and the change in the film thickness has a dramatic effect on the characteristic change because of the quantum size effect. It has been reported that in the case where a multiple quantum well, which is one of the devices, was manufactured, 160 [nm] was obtained as a change width of the emission wavelength realized by a change in film thickness. Incidentally, when the film thickness is small, the emission wavelength becomes short.
【０００６】現在、前記のような選択成長用マスク・パ
ターンを用いたＭＯＶＰＥ法を適用することに依って、
ＤＦＢ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ）
レーザと光変調器とを集積化した半導体装置が実現され
ている。At present, by applying the MOVPE method using the selective growth mask pattern as described above,
DFB (distributed feedback)
A semiconductor device in which a laser and an optical modulator are integrated has been realized.
【０００７】ところで、選択成長用マスク・パターン
は、その材料として、Ｓｉ酸化膜或いはＳｉ窒化膜など
の絶縁膜を用い、通常のリソグラフィ技術でパターニン
グして作製されている。The mask pattern for selective growth is manufactured by using an insulating film such as a Si oxide film or a Si nitride film as a material and patterning the same by a usual lithography technique.
【０００８】図１５は選択成長用マスクを例示する要部
平面説明図であり、そのマスクを用いて成長させた半導
体結晶膜の膜厚分布を表す線図が付加されている。FIG. 15 is an explanatory plan view showing a principal part of a mask for selective growth, to which a diagram showing a film thickness distribution of a semiconductor crystal film grown using the mask is added.
【０００９】図に於いて、ＷM はマスク幅、ＷS は選択
成長領域幅、ＬM はマスク長、Ｘは方向をそれぞれ示し
ている。In the figure, W M indicates a mask width, W S indicates a selective growth region width, L M indicates a mask length, and X indicates a direction.
【００１０】一般に、選択成長用マスクは、図１５に見
られるようなストライプ・パターンをもつものを組み合
わせて用いられることが多く、通常、マスク幅ＷM は、
２０〜３０〔μｍ〕乃至２００〜３００〔μｍ〕、そし
て、選択成長領域幅ＷS は２〜３〔μｍ〕乃至２０〜３
０〔μｍ〕である。また、マスク長ＬM は、半導体レー
ザを含む半導体発光素子であれば、その生産性の面か
ら、同時に二個分を作製するので、約５００〔μｍ〕〜
６００〔μｍ〕程度に設計される。Generally, a selective growth mask is often used in combination with a mask having a stripe pattern as shown in FIG. 15, and the mask width W M is usually
20 to 30 μm to 200 to 300 μm, and the selective growth region width W S is 2 to 3 μm to 20 to 3 μm.
0 [μm]. The mask length L M, if the semiconductor light emitting device including a semiconductor laser, from the viewpoint of productivity thereof, because making the two at one time, about 500 [μm] ~
It is designed to be about 600 [μm].
【００１１】マスク率、即ち、ＷM ／ＷM ＋ＷS 、を大
きくすると選択成長膜の成長速度が増加するので、この
性質を利用し、例えば、複数の量子井戸構造のエネルギ
・バンド・ギャップを制御することが行われている。When the mask ratio, ie, W M / W M + W S , is increased, the growth rate of the selectively grown film increases. For example, by utilizing this property, the energy band gap of a plurality of quantum well structures can be reduced. Control is being done.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】前記選択成長技術を実
用化半導体装置、例えば、半導体レーザと光導波路とを
集積化した半導体装置を実現する為に適用する場合、ス
トライプ方向に沿って共振器長程度の長さはレーザ活性
領域の厚さを一定に維持して形成できるようにすること
が必須要件となる。When the above-mentioned selective growth technique is applied to realize a semiconductor device for practical use, for example, a semiconductor device in which a semiconductor laser and an optical waveguide are integrated, a resonator length along a stripe direction is required. It is an essential requirement that the length be about the length so that the laser active region can be formed while keeping the thickness constant.
【００１３】然しながら、ＭＯＶＰＥ法を適用して、一
回の選択成長で前記のような半導体装置の部分を形成す
る場合、図１５の線図に見られるように、ストライプ方
向に沿い厚さの分布を生じてしまう。レーザ活性領域の
厚さに分布が生じた場合、充分な利得が得られない。However, when the MOVPE method is applied to form a portion of the semiconductor device as described above by one selective growth, as shown in the diagram of FIG. 15, the thickness distribution along the stripe direction is obtained. Will occur. If a distribution occurs in the thickness of the laser active region, sufficient gain cannot be obtained.
【００１４】また、選択成長用マスクは、前記したよう
に、絶縁膜で構成され、それを作製するには、熱ＣＶＤ
（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング法などが適用
される。従って、その際、半導体基板表面はダメージを
受けてしまい、その後、選択成長された結晶に悪影響を
与える。As described above, the selective growth mask is composed of an insulating film.
(Thermal chemical vapor
An evaporation method or a sputtering method is applied. Therefore, at that time, the surface of the semiconductor substrate is damaged, and then adversely affects the selectively grown crystal.
【００１５】このダメージに関しては、現在、有効な対
策について提案がなく、従って、前記の問題を抱えたま
まの状態で技術展開がなされている。[0015] Regarding this damage, there is no proposal for an effective countermeasure at present, and therefore, technical development is being carried out in a state where the above problem remains.
【００１６】本発明は、半導体結晶膜をストライプに選
択成長した場合、必要部分の全長に亙って成長膜厚が均
一となるようにし、又、選択成長用マスクを形成する際
に選択成長の下地に与えられたダメージの影響を解消し
て、良質の結晶が得られるようにする。According to the present invention, when the semiconductor crystal film is selectively grown into stripes, the grown film thickness is made uniform over the entire length of the necessary portion, and when the selective growth mask is formed, the selective growth is performed. The effect of the damage given to the underlayer is eliminated so that a high-quality crystal can be obtained.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明を成すに当たり、
多くの実験を行ってデータを収集したので、先ず、それ
から説明しなければならない。SUMMARY OF THE INVENTION In making the present invention,
Since we have performed a number of experiments and collected data, we must explain first.
【００１８】図１は半導体レーザ及び光導波路を含む光
半導体素子の平面パターン、選択成長用マスク、膜厚分
布などを表す説明図であり、図１５に於いて用いた記号
と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものと
する。尚、図では、二個分の光半導体素子を同時に作製
する場合を表している。FIG. 1 is an explanatory view showing a plane pattern, a selective growth mask, a film thickness distribution, and the like of an optical semiconductor device including a semiconductor laser and an optical waveguide. The same symbols as those used in FIG. Or have the same meaning. The figure shows a case where two optical semiconductor elements are manufactured at the same time.
【００１９】図に於いて、ＭはＳｉＯ2 からなる選択成
長用マスク、Ｌはレーザ部分、Ｇは光導波路部分、Ｗは
光半導体素子の幅、１／２ＷM は光半導体素子が選択成
長用マスクＭで覆われている部分の幅、ｔ1 はマスクが
ない領域に於ける半導体結晶層の成長膜厚、ｔ2 はマス
クがある領域に於ける半導体結晶層の成長膜厚、１は半
導体基板、２はクラッド層、３は活性層、４はクラッド
層をそれぞれ示している。In the drawing, M is a mask for selective growth made of SiO 2 , L is a laser portion, G is an optical waveguide portion, W is the width of an optical semiconductor device, and 1 / 2W M is an optical semiconductor device for selective growth. The width of the portion covered with the mask M, t 1 is the growth thickness of the semiconductor crystal layer in the region without the mask, t 2 is the growth thickness of the semiconductor crystal layer in the region with the mask, 1 is the semiconductor The substrate 2 is a cladding layer, 3 is an active layer, and 4 is a cladding layer.
【００２０】マスクＭに於ける選択成長領域幅ＷS を変
化させると、マスクがある領域に於ける半導体結晶層の
成長膜厚ｔ2 とマスクがない領域に於ける半導体結晶層
の成長膜厚ｔ1 との膜厚比を制御することができる。When the width W S of the selective growth region in the mask M is changed, the growth thickness t 2 of the semiconductor crystal layer in the region with the mask and the growth thickness of the semiconductor crystal layer in the region without the mask The thickness ratio with respect to t 1 can be controlled.
【００２１】光半導体素子の幅Ｗを例えば３００〔μ
ｍ〕、そして選択成長領域幅ＷS を例えば２０〔μｍ〕
とした場合、ｔ2 ／ｔ1 は約４となり、また、１０〔μ
ｍ〕とした場合には約５となる。The width W of the optical semiconductor element is, for example, 300 [μ
m], and the selective growth region width W S is, for example, 20 [μm].
, T 2 / t 1 is approximately 4, and 10 [μ
m] is about 5.
【００２２】図１に見られる結晶層の膜厚分布は、理想
的な状態を示したものであって、実際には図１５につい
て説明したように、マスクＭの内側にまで入り込む「だ
れ」を生じ、その入り込み長さは原料ガスの拡散長程度
に達する。The thickness distribution of the crystal layer shown in FIG. 1 shows an ideal state, and actually, as described with reference to FIG. Occurs, and the penetration length reaches about the diffusion length of the source gas.
【００２３】図２は半導体結晶層を選択成長させた実験
について解説する為のマスクの大きさ、及び、膜厚分布
を表す線図であり、図１及び図１５に於いて用いた記号
と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものと
する。尚、以下の説明では、図１及び図１５も参照する
と良い。FIG. 2 is a diagram showing a mask size and a film thickness distribution for explaining an experiment in which a semiconductor crystal layer is selectively grown, and is the same as the symbol used in FIG. 1 and FIG. The symbols represent the same parts or have the same meaning. In the following description, FIG. 1 and FIG. 15 may be referred to.
【００２４】図に於いて、（Ａ）はマスクの大きさ、
（Ｂ）は膜厚分布をそれぞれ示し、また、（Ａ）の縦軸
はマスク幅方向の長さを、横軸はマスク長方向の長さを
それぞれ示し、（Ｂ）の縦軸は膜厚を、横軸はマスク長
方向の長さをそれぞれ示している。尚、図では、対称性
を考慮して全体の四分の一を表してある。In the figure, (A) is the size of the mask,
(B) shows the film thickness distribution, the vertical axis of (A) shows the length in the mask width direction, the horizontal axis shows the length in the mask length direction, and the vertical axis of (B) shows the film thickness. And the horizontal axis indicates the length in the mask length direction. In the figure, a quarter of the whole is shown in consideration of symmetry.
【００２５】図２のデータを得た際の具体的な諸条件と
しては、選択成長領域幅ＷS は２０〔μｍ〕、従って、
１／２では１０〔μｍ〕、マスク幅ＷM は２８０〔μ
ｍ〕、従って、１／２ＷM では１４０〔μｍ〕、マスク
長ＬM は６００〔μｍ〕、従って、１／２では３００
〔μｍ〕である。尚、１〔μｍ〕帯のレーザに於いて
は、通常、レーザ長は３００〔μｍ〕とする。As specific conditions for obtaining the data of FIG. 2, the selective growth region width W S is 20 [μm].
For 1/2, 10 [μm], and the mask width W M is 280 [μm].
m], therefore, 140 [μm] at 1/2 W M and the mask length L M is 600 [μm].
[Μm]. In the case of a 1 [μm] band laser, the laser length is usually 300 [μm].
【００２６】図２から看取できるように、レーザ部分Ｌ
には、かなり大きな膜厚分布を生じていて、これでは、
勿論、活性層も膜厚分布をもつことになるから、レーザ
は充分な利得が得られないものとなる。As can be seen from FIG.
Has a fairly large film thickness distribution.
Of course, since the active layer also has a film thickness distribution, the laser cannot obtain a sufficient gain.
【００２７】図２を解析したところ、原料ガスの拡散長
として、マスクＭがある領域では１２６〔μｍ〕、マス
クＭがない領域では６９〔μｍ〕が得られた。即ち、原
料ガスの拡散長はマスクＭ上では長く、そして、マスク
Ｍの外では、光導波路として必要な長さである２５０
〔μｍ〕に比較して遙に短い。ここで、原料ガスの拡散
長Ｌは、 Ｌ＝√（Ｄｔ）・・・・（式１） Ｄ：原料ガスの拡散係数 ｔ：原料ガスの寿命 で表され、原料ガスの寿命とは、原料ガスが結晶成長領
域に供給されてから半導体結晶層に取り込まれるまでの
時間であり、従って、原料ガスの「拡散長」は、原料ガ
スが、原料ガスの寿命ｔの時間内に拡散する距離を意味
する。また、マスクＭがある領域での原料ガスの「拡散
長」と「寿命」をそれぞれＬM 及びｔM とし、マスクＭ
がない領域での原料ガスの「拡散長」と「寿命」をそれ
ぞれＬE 及びｔE とすると、 （ＬM ）2 ＝ｔM ／ｔE （ＬE ）2 ・・・・（式２） の関係となり、実験に依って得られる値と（式２）を用
いて解析すると容易に拡散長の値を求めることができ
る。Analysis of FIG. 2 shows that the diffusion length of the source gas was 126 [μm] in the region where the mask M was present and 69 [μm] in the region where the mask M was not present. That is, the diffusion length of the source gas is long on the mask M, and outside the mask M, the length required for the optical waveguide is 250.
It is much shorter than [μm]. Here, the diffusion length L of the source gas is represented by L = √ (Dt) (Equation 1) D: Diffusion coefficient of the source gas t: Life of the source gas This is the time from when the gas is supplied to the crystal growth region to when it is taken into the semiconductor crystal layer. Therefore, the “diffusion length” of the source gas is the distance over which the source gas diffuses within the life time t of the source gas. means. The “diffusion length” and “life” of the source gas in the region where the mask M is located are denoted by L M and t M , respectively.
Each When L E and t E a "lifetime" and "diffusion length" of the material gas in the absence area, (L M) 2 = t M / t E (L E) 2 ···· ( Equation 2) When the analysis is performed using the value obtained from the experiment and (Equation 2), the value of the diffusion length can be easily obtained.
【００２８】前記のような実験結果に基づいて、本発明
では、レーザに於ける活性層のように、膜厚分布を少な
くすることが必要な部分を含む光半導体素子の半導体結
晶層を一回の選択成長で形成するには、選択成長用マス
クＭに於けるマスク長ＬM を延長し、レーザ部分を覆う
長さに少なくとも原料ガスの拡散長の二倍分の長さを加
えるようにする。Based on the above experimental results, according to the present invention, a semiconductor crystal layer of an optical semiconductor device including a portion where the film thickness distribution needs to be reduced, such as an active layer in a laser, is formed once. to form in the selective growth, extended in mask length L M to the selective growth mask M, to apply a diffusion length double minute length of at least a raw material gas to a length to cover the laser portion .
【００２９】前記した事項を踏まえ、例えば半導体レー
ザと光導波路とを集積化する為の半導体結晶層の構成を
一回の選択成長で形成する場合について本発明の原理を
説明する。Based on the above, the principle of the present invention will be described for a case where the configuration of a semiconductor crystal layer for integrating a semiconductor laser and an optical waveguide is formed by a single selective growth, for example.
【００３０】図３は本発明の原理を明らかにする為の半
導体レーザ及び光導波路を含む光半導体素子に於ける平
面パターン、選択成長用マスク、膜厚分布などを表す説
明図であり、図１５に於いて用いた記号と同記号は同部
分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、この
図でも、二個分の光半導体素子を同時に作製する場合を
表している。FIG. 3 is an explanatory view showing a plane pattern, a selective growth mask, a film thickness distribution, and the like in an optical semiconductor device including a semiconductor laser and an optical waveguide for clarifying the principle of the present invention. The same symbols as those used in the above denote the same parts or have the same meanings. This figure also shows a case where two optical semiconductor elements are manufactured at the same time.
【００３１】図に於いて、ＬM1はマスクＭに於けるスト
ライプと同方向に延長した部分を示している。In the figure, L M1 indicates a portion of the mask M extending in the same direction as the stripe.
【００３２】本発明に於いて、マスク長ＬM は、レーザ
部分Ｌの長さに少なくとも「原料ガスの拡散長×２」の
長さ、即ち、「マスク延長部分ＬM1の長さ×２」の長さ
を加えたものにする。尚、図３では、光半導体素子は二
個分であるから、レーザ部分Ｌの長さも二倍であるが、
この場合であっても、「マスク延長部分ＬM1の長さ×
２」の長さを付加すれば良い。In the present invention, the mask length L M is at least “the diffusion length of the source gas × 2” to the length of the laser portion L, that is, “the length of the mask extension L M1 × 2”. Plus the length of In FIG. 3, since the number of optical semiconductor elements is two, the length of the laser portion L is also double,
Even in this case, “the length of the mask extension L M1 ×
2 "may be added.
【００３３】原料ガスの拡散長は、トリメチルインジウ
ム（ＴＭＩｎ：Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）、トリエチルガリウ
ム（ＴＥＧａ：Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）、ホスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）などの場合、圧力５０
〔Ｔｏｒｒ〕〜８０〔Ｔｏｒｒ〕の減圧下に於いて、温
度を６００〔℃〕とした場合、マスクが形成されている
部分では、１００〔μｍ〕〜１４０〔μｍ〕、そして、
マスクがない部分では、６０〔μｍ〕乃至７０〔μｍ〕
である。The diffusion lengths of the source gases are trimethylindium (TMIn: In (CH 3 ) 3 ), triethylgallium (TEGa: Ga (C 2 H 5 ) 3 ), phosphine (P
H 3), if such arsine (AsH 3), pressure 50
Under a reduced pressure of [Torr] to 80 [Torr], when the temperature is set to 600 [° C], 100 [μm] to 140 [μm] in the portion where the mask is formed, and
In the part without a mask, 60 [μm] to 70 [μm]
It is.
【００３４】ここで、レーザ並びに光導波路を集積化し
た光半導体素子の全長が５５０〔μｍ〕、レーザ長が３
００〔μｍ〕、光導波路長が２５０〔μｍ〕であるとし
た場合、前記した原料ガスの拡散長を考慮すれば、この
ような寸法をもつ光半導体素子に適合する諸半導体層
は、膜厚分布がない活性層を含めて、一回の選択成長に
依って容易に実現することが可能である。Here, the total length of the optical semiconductor device in which the laser and the optical waveguide are integrated is 550 [μm], and the laser length is 3
00 [μm] and the optical waveguide length is 250 [μm]. In consideration of the diffusion length of the source gas described above, various semiconductor layers suitable for an optical semiconductor element having such dimensions have a thickness of It can be easily realized by one selective growth including the active layer having no distribution.
【００３５】前記した本発明の原理では、マスク長ＬM
が重要な役割を果たしているが、その長さは、「レーザ
長＋原料ガスの拡散長×２」、であれば充分に目的を達
成することができるので、徒に大きいマスクを用いる必
要はない。According to the principle of the present invention, the mask length L M
Plays an important role, but if its length is “laser length + diffusion length of source gas × 2”, the object can be sufficiently achieved, and it is not necessary to use a large mask. .
【００３６】図３について説明した本発明の原理では、
ストライプの選択成長領域幅ＷS が全マスク長ＬM に亙
り一定であって変わりないものとした。然しながら、前
記説明したところからすると、選択成長領域幅ＷS を変
えたり、マスク・パターンを適切に変化させることで、
半導体結晶の成長速度を制御して選択成長層の膜厚分布
を制御可能であることが容易に類推できよう。In the principle of the present invention described with reference to FIG.
The width W S of the selective growth region of the stripe is constant over the entire mask length L M and does not change. However, from the above description, by changing the selective growth region width W S or changing the mask pattern appropriately,
It can be easily analogized that the thickness distribution of the selective growth layer can be controlled by controlling the growth rate of the semiconductor crystal.
【００３７】図４及び図５は本発明の原理を明らかにす
る為の選択成長用マスク、膜厚分布などを表す説明図で
あり、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部
分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。FIGS. 4 and 5 are explanatory diagrams showing a selective growth mask, film thickness distribution, and the like for clarifying the principle of the present invention. The same symbols as those used in FIGS. It shall represent the same part or have the same meaning.
【００３８】図に於いて、ＷS1はマスクＭに形成された
選択成長領域幅ＷS の拡幅部分幅、ＯM はマスクＭの中
心近傍に形成された矩形の成長制御用開口部分をそれぞ
れ示している。[0038] In FIG, W S1 represents widened portion width of the selective growth region width W S formed on the mask M, O M is a growth controlling opening portion of the rectangle formed near the center of the mask M, respectively ing.
【００３９】図４及び図５に見られるマスクＭは、両方
共、ストライプ中心近傍のマスク率をストライプ端近傍
に比較して低下させ、従って、ストライプ中心近傍に於
ける半導体結晶層の成長速度を減少させている。The mask M shown in FIGS. 4 and 5 both reduces the mask ratio near the stripe center compared to the vicinity of the stripe end, and therefore reduces the growth rate of the semiconductor crystal layer near the stripe center. Has been reduced.
【００４０】このように、成長速度の減少をマスク率に
依って適切に制御すれば、選択成長領域、即ち、ストラ
イプ部分の膜厚分布を均一化することができる。勿論、
この場合、マスクＭのマスク長ＬM は、レーザを作り込
む部分を覆う長さであれば良く、図１について説明した
ように、「原料ガスの拡散長×２」分だけ長くするなど
は原則的に不要である。然しながら、このマスク・パタ
ーンを変化させる技術及び前記説明したマスク長を変化
させる技術を併用すると更に良い結果を得ることができ
るので、これについては、後に詳細に説明する。As described above, if the decrease in the growth rate is appropriately controlled in accordance with the mask ratio, the film thickness distribution in the selective growth region, ie, the stripe portion can be made uniform. Of course,
In this case, the mask length L M of the mask M may be any length that cover a portion to fabricate a laser, as described for FIG. 1, such as longer by "diffusion length × 2 of the raw material gas" partial principle Is unnecessary. However, better results can be obtained by using the technique of changing the mask pattern and the technique of changing the mask length described above, and this will be described later in detail.
【００４１】さて、図１乃至図５について説明した選択
成長用マスクＭを形成する場合、熱ＣＶＤ法やスパッタ
リング法を適用して成膜しているのであるが、そのよう
にした場合、半導体結晶層を選択成長させるべき基板表
面がダメージを受けるので、良質の半導体結晶が得られ
ない。When the selective growth mask M described with reference to FIGS. 1 to 5 is formed, the film is formed by applying a thermal CVD method or a sputtering method. Since a substrate surface on which a layer is to be selectively grown is damaged, a high-quality semiconductor crystal cannot be obtained.
【００４２】本発明では、ダメージを受けた選択成長領
域をエッチングすることで選択成長させる半導体結晶層
に与える悪影響を除去し、また、そのままでは選択成長
させる各半導体結晶層の平坦性が悪くなり、延いては膜
厚分布の生成にも結びつくので、そのエッチングに依っ
て生じた凹所を平坦に埋め込み、その後、所要の半導体
結晶層を選択成長させる。According to the present invention, the adverse effect on the semiconductor crystal layer to be selectively grown by etching the damaged selective growth region is removed, and the flatness of each semiconductor crystal layer to be selectively grown is deteriorated as it is. Since this also leads to the generation of a film thickness distribution, the recess created by the etching is buried flat, and then a required semiconductor crystal layer is selectively grown.
【００４３】尚、この場合、ダメージ層を除去すること
で生じた凹所を平坦に埋め込む半導体層として、三族−
五族化合物半導体に対してｎ型ドーパントとして作用す
る六族元素、特にＳｅを略１×１０19〔cm-3〕程度ドー
ピングしたものを用いると好結果が得られる。In this case, as a semiconductor layer for flatly filling a recess formed by removing the damaged layer, a group III-
Good results can be obtained by using a group V element which acts as an n-type dopant on the group V compound semiconductor, in particular, a substance doped with Se at about 1 × 10 19 [cm −3 ].
【００４４】前記したところから、本発明に依る光半導
体装置の製造方法に於いては、 （１）半導体基板上に於ける半導体結晶層の選択成長領域を表
出させるストライプの開口をもつ選択成長用マスクをス
トライプ中央近傍のマスク率がストライプ端近傍のマス
ク率に比較し低くなるようにする為に前記選択成長用マ
スクに成長制御用開口を形成して半導体基板の一部を選
択的に表出させる工程と、次いで、有機金属気相成長法
を適用して前記選択成長用マスクを介して前記選択成長
領域を含む前記半導体基板上に特に平坦性が要求される
半導体結晶層及び前記半導体結晶層とは少なくとも厚さ
を異にする半導体結晶層を同時に成長させる工程とが含
まれてなることを特徴とするか、或いは、 （２） 半導体基板上に於ける半導体結晶層の選択成長領域を表
出させるストライプの開口をもつ選択成長用マスクがそ
のストライプ方向のマスク長を特に平坦な半導体結晶層
を必要とする素子の長さと等しく設定され且つストライ
プ中央近傍のマスク率がストライプ端近傍のマスク率に
比較して低いパターンに形成される工程と、次いで、有
機金属気相成長法を適用して前記選択成長用マスクを介
して前記選択成長領域を含む前記半導体基板上に特に平
坦性が要求される半導体結晶層及び前記半導体結晶層と
は少なくとも厚さを異にする半導体結晶層を同時に成長
させる工程とが含まれてなることを特徴とするか、或い
は、 （３） 半導体基板上に於ける半導体結晶層の選択成長領域を表
出させるストライプの開口をもつ選択成長用マスクがそ
のストライプ方向のマスク長を特に平坦な半導体結晶層
を必要とする素子の長さと等しく設定され且つストライ
プ中央近傍のマスク率がストライプ端近傍のマスク率に
比較し低くなるようにする為に前記選択成長用マスクに
成長制御用開口を形成して半導体基板の一部を選択的に
表出させる工程と、次いで、有機金属気相成長法を適用
して前記選択成長用マスクを介して前記選択成長領域を
含む前記半導体基板上に特に平坦性が要求される半導体
結晶層及び前記半導体結晶層とは少なくとも厚さを異に
する半導体結晶層を同時に 成長させる工程とが含まれて
なることを特徴とするか、或いは、 （４） 前記（１）乃至（３）の何れか１に於いて、選択成長用
マスクを形成した後、ダメージを受けた半導体基板に於
ける半導体結晶層の選択成長領域表面を除去する工程が
含まれてなることを特徴とするか、或いは、 （５） 前記（４）に於いて、ダメージを受けた半導体基板に於
ける半導体結晶層の選択成長領域表面を除去することで
生成された凹所を不純物含有半導体結晶層で平坦に埋め
込む工程が含まれてなることを特徴とするか、或いは、 （６） 前記（４）或いは（５）に於いて、ダメージを受けた半
導体基板に於ける半導体結晶層の選択成長領域表面を除
去することで生成された凹所を平坦に埋め込む不純物含
有半導体結晶層が三族−五族化合物半導体であると共に
不純物が周期律表の六族元素であることを特徴とする
か、或いは、 （７） 前記（４）乃至（６）の何れか１に於いて、周期律表の
六族元素がＳｅであることを特徴とする。 As described above, in the method of manufacturing an optical semiconductor device according to the present invention, (1) the selective growth region of the semiconductor crystal layer on the semiconductor substrate
Selective growth masks with stripe openings
The mask ratio near the center of the tripe is
In order to make it lower than the
A growth control opening is formed in the mask to select a part of the semiconductor substrate.
Selective expression process, and then metalorganic vapor phase epitaxy
And applying the selective growth through the selective growth mask.
Flatness is particularly required on the semiconductor substrate including the region
The semiconductor crystal layer and the semiconductor crystal layer have at least a thickness
Simultaneously growing semiconductor crystal layers of different sizes.
Or (2) indicating a selective growth region of a semiconductor crystal layer on a semiconductor substrate.
Selective growth masks with striped openings
Semiconductor crystal layer with a particularly flat mask length in the stripe direction
Is set equal to the length of the element requiring
Mask ratio near the center of the stripe
The process of forming a relatively low pattern, and then
Through the selective growth mask by applying
In particular on the semiconductor substrate including the selective growth region.
A semiconductor crystal layer that requires flatness and the semiconductor crystal layer;
Simultaneously grows semiconductor crystal layers of at least different thickness
And the step of causing
Table, the selective growth region of (3) in the semiconductor crystalline layer on a semiconductor substrate
Selective growth masks with striped openings
Semiconductor crystal layer with a particularly flat mask length in the stripe direction
Is set equal to the length of the element requiring
Mask ratio near the center of the stripe
In order to make it lower compared with the mask for selective growth,
Forming a growth control opening to selectively select a part of the semiconductor substrate
Exposing process and then applying metal organic chemical vapor deposition
The selective growth region through the selective growth mask
A semiconductor that requires particularly flatness on the semiconductor substrate
The crystal layer and the semiconductor crystal layer have at least different thicknesses.
Simultaneously growing a semiconductor crystal layer to be formed
Or characterized in that it comprises, or (4) the (1) to (3) In any one of, for selective growth
After forming the mask, the damaged semiconductor substrate
Removing the surface of the selective growth region of the semiconductor crystal layer
Or wherein the included comprising, or (5) In the above (4), at the semiconductor substrate damaged
By removing the surface of the selective growth region of the semiconductor crystal layer
Fill the generated recesses flat with an impurity-containing semiconductor crystal layer
Or characterized by comprising contains writing process, or (6) above (4) or at the (5), damaged half
Excluding the surface of the selective growth region of the semiconductor crystal layer on the conductive substrate
Impurities to fill the recesses created by
The semiconductor crystal layer is a group III-V compound semiconductor;
Characterized in that the impurity is a Group 6 element of the periodic table
Or (7) In any one of the above (4) to (6) ,
It is characterized in that the group 6 element is Se.
【００４５】[0045]
【００４６】[0046]
【００４７】[0047]
【００４８】[0048]
【００４９】[0049]
【００５０】[0050]
【００５１】[0051]
【００５２】[0052]
【００５３】[0053]
【００５４】[0054]
【００５５】[0055]
【００５６】[0056]
【００５７】[0057]
【００５８】[0058]
【００５９】[0059]
【００６０】[0060]
【作用】前記手段を採ることに依り、選択成長用マスク
を用いて半導体結晶層をストライプに選択成長した場
合、必要部分の全長に亙って半導体結晶層の膜厚が均一
となるようにすることができるので、半導体レーザと光
導波路などを集積化した光半導体装置に於ける諸半導体
結晶層を一回の選択成長で完成させるような場合に好適
であり、また、選択成長用マスクを形成する際に選択成
長の下地に与えられたダメージの影響を簡単に解消し
て、良質の半導体結晶層を選択成長させることができる
から、高い信頼性及び高い性能をもつ光半導体装置を少
ない工程で実現させることが可能になった。When the semiconductor crystal layer is selectively grown into stripes by using the selective growth mask by employing the above means, the thickness of the semiconductor crystal layer is made uniform over the entire length of the required portion. Therefore, it is suitable for the case where various semiconductor crystal layers in an optical semiconductor device in which a semiconductor laser and an optical waveguide are integrated are completed by one selective growth, and a selective growth mask is formed. In this case, it is possible to easily eliminate the influence of the damage given to the base of the selective growth and selectively grow a high-quality semiconductor crystal layer, so that an optical semiconductor device having high reliability and high performance can be manufactured in a small number of steps. It has become possible to realize it.
【００６１】[0061]
【実施例】図６は本発明に於ける第一実施例を解説する
為のマスクの大きさ、及び、膜厚分布を表す線図であ
り、図１乃至図５に於いて用いた記号と同記号は同部分
を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、以下の
説明では、図１乃至図５も参照すると良い。また、ここ
では、１〔μｍ〕帯に於ける光半導体素子、即ち、半導
体レーザと光導波路とを集積化したものを対象としてい
る。FIG. 6 is a diagram showing a mask size and a film thickness distribution for explaining a first embodiment of the present invention. The symbols used in FIGS. The same symbols represent the same parts or have the same meaning. In the following description, FIGS. 1 to 5 may be referred to. In this case, an optical semiconductor element in the 1 [μm] band, that is, an integrated semiconductor laser and optical waveguide is intended.
【００６２】図に於いて、（Ａ）はマスクの大きさ、
（Ｂ）は膜厚分布をそれぞれ示し、また、（Ａ）の縦軸
はマスク幅方向の長さを、横軸はマスク長方向の長さを
それぞれ示し、（Ｂ）の縦軸は膜厚を、横軸はマスク長
方向の長さをそれぞれ示している。尚、図では、二個分
の光半導体素子を同時に作製する場合に於ける対称性を
考慮して全体の四分の一を表してある。In the figure, (A) shows the size of the mask,
(B) shows the film thickness distribution, the vertical axis of (A) shows the length in the mask width direction, the horizontal axis shows the length in the mask length direction, and the vertical axis of (B) shows the film thickness. And the horizontal axis indicates the length in the mask length direction. In the drawing, a quarter is shown in consideration of the symmetry when two optical semiconductor elements are manufactured at the same time.
【００６３】一般に、１〔μｍ〕帯のレーザは、レーザ
長が３００〔μｍ〕であって、マスク長ＬM の延長部分
ＬM1の長さを片側で１００〔μｍ〕とすると、両側で２
００〔μｍ〕となり、従って、光半導体素子の二個分を
同時に作製する場合、全体のマスク長ＬM は８００〔μ
ｍ〕になる。若し、光半導体素子の一個分を作製する場
合であれば、マスクの全長は５００〔μｍ〕になる。[0063] In general, laser 1 [μm] band, when the laser length is a 300 [μm], and 100 the length of the extension portion L M1 of the mask length L M on one side [μm], 2 on both sides
Therefore, when two optical semiconductor elements are manufactured at the same time, the entire mask length L M is 800 μm.
m]. If one optical semiconductor element is to be manufactured, the total length of the mask is 500 [μm].
【００６４】図６のデータを得た際の具体的な諸条件と
しては、選択成長領域幅ＷS は２０〔μｍ〕（１／２と
して１０〔μｍ〕）、マスク幅ＷM は２８０〔μｍ〕
（１／２として１４０〔μｍ〕）、マスク長ＬM は８０
０〔μｍ〕であるが、図に於いては、二個分の光半導体
素子を作製するのに必要なマスクの四分の一を表してい
るので、図に見られるマスク長は１／２ＬM であって４
００〔μｍ〕となっている。[0064] As specific conditions when obtaining the data of FIG. 6, the selective growth region width W S 20 [μm] (1/2 as 10 [μm]), the mask width W M is 280 [μm ]
(140 [μm] as 1/2), and the mask length L M is 80
0 [μm], but in the figure, it represents a quarter of the mask required to fabricate two optical semiconductor elements, so the mask length seen in the figure is Ｌ L M and 4
00 [μm].
【００６５】図６から看取できるように、レーザ部分Ｌ
では、大きな膜厚分布が解消され、かなり均一化された
半導体結晶層が得られ、勿論、活性層の膜厚分布も少な
くなっているから、レーザは充分な利得を得ることがで
きる。As can be seen from FIG. 6, the laser portion L
In this case, a large film thickness distribution is eliminated, a considerably uniform semiconductor crystal layer is obtained, and, of course, the film thickness distribution of the active layer is reduced, so that the laser can obtain a sufficient gain.
【００６６】本発明に依れば、図４及び図５について解
説したように、マスク長ＬM を延長することなく、マス
クＭのストライプ中心近傍に於けるマスク率をストライ
プ端近傍に比較して低下させることで、ストライプ中心
近傍に於ける半導体結晶層の成長速度を減少できること
を明らかにした。そこで、次に、その実施例について説
明する。According to [0066] the present invention, As discussed with respect to FIG. 4 and FIG. 5, without extending the mask length L M, compares the in mask ratio stripes near the center of the mask M in a stripe near edge It was clarified that the growth rate of the semiconductor crystal layer near the center of the stripe can be reduced by reducing the growth rate. Therefore, the embodiment will be described next.
【００６７】図７は本発明に於ける第二実施例を解説す
る為のマスクの大きさ、及び、膜厚分布を表す線図であ
り、図１乃至図６に於いて用いた記号と同記号は同部分
を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、以下の
説明では、図１乃至図６も参照すると良い。また、ここ
でも、１〔μｍ〕帯に於ける光半導体素子、即ち、半導
体レーザと光導波路とを集積化したものを対象としてい
る。FIG. 7 is a diagram showing a mask size and a film thickness distribution for explaining the second embodiment of the present invention, and is the same as the symbols used in FIGS. The symbols represent the same parts or have the same meaning. In the following description, FIG. 1 to FIG. 6 may be referred to. Also, here, an optical semiconductor device in the 1 [μm] band, that is, an integrated semiconductor laser and an optical waveguide is intended.
【００６８】図に於いて、（Ａ）はマスクの大きさ、
（Ｂ）は膜厚分布をそれぞれ示し、また、（Ａ）の縦軸
はマスク幅方向の長さを、横軸はマスク長方向の長さを
それぞれ示し、（Ｂ）の縦軸は膜厚を、横軸はマスク長
方向の長さをそれぞれ示している。尚、図では、二個分
の光半導体素子を同時に作製する場合に於ける対称性を
考慮して全体の四分の一を表してある。In the figure, (A) shows the size of the mask,
(B) shows the film thickness distribution, the vertical axis of (A) shows the length in the mask width direction, the horizontal axis shows the length in the mask length direction, and the vertical axis of (B) shows the film thickness. And the horizontal axis indicates the length in the mask length direction. In the drawing, a quarter is shown in consideration of the symmetry when two optical semiconductor elements are manufactured at the same time.
【００６９】本実施例の特徴は、ストライプの中央近傍
に於ける選択成長領域幅ＷS が拡幅されているところに
ある。[0069] Features of the present embodiment, in the selective growth region width W S in the vicinity of the center of the stripe is at the place where it is widened.
【００７０】第二実施例でも、１〔μｍ〕帯のレーザが
対象であるから、レーザ長は３００〔μｍ〕であり、従
って、光半導体素子二個分のマスク長ＬM は６００〔μ
ｍ〕（１／２として３００〔μｍ〕）、選択成長領域幅
ＷS はストライプの中央近傍で４０〔μｍ〕（１／２と
して２０〔μｍ〕）、そして、その他で２０〔μｍ〕
（１／２として１０〔μｍ〕）、マスク幅ＷM は中央近
傍で２６０〔μｍ〕（１／２として１３０〔μｍ〕）、
また、その他で２８０〔μｍ〕（１／２として１４０
〔μｍ〕）である。Also in the second embodiment, since the laser beam in the 1 [μm] band is the object, the laser length is 300 [μm]. Therefore, the mask length L M for two optical semiconductor elements is 600 [μm].
m] (300 μm as １ ／), the selective growth region width W S is 40 μm near the center of the stripe (20 μm as ２), and 20 μm in other areas.
(1/2 of 10 [μm]), 260 mask width W M near the center [μm] (1/2 as 130 [μm]),
280 [μm] (1/2 as 140
[Μm]).
【００７１】ここで、選択成長領域幅ＷS が４０〔μ
ｍ〕と広くなっている部分、即ち、マスク幅ＷM が２６
０〔μｍ〕（１／２として１３０〔μｍ〕）と狭くなっ
ている部分の長さは２４０〔μｍ〕、従って、１／２で
１２０〔μｍ〕であり、この場合のマスク率はストライ
プの中央近傍で８７〔％〕、それから外れたところでは
９３〔％〕である。因みに、図２の場合、マスク率は全
てに亙って９３〔％〕である。[0071] Here, the selective growth region width W S is 40 [μ
m], that is, the mask width W M is 26
The length of the narrow portion of 0 [μm] (130 [μm] as １ ／) is 240 [μm], and therefore, the length of the half is 120 [μm]. It is 87 [%] near the center and 93 [%] outside of the center. Incidentally, in the case of FIG. 2, the mask ratio is 93 [%] throughout.
【００７２】図７の（Ｂ）から看取できるように、レー
ザ部分Ｌでは、大きな膜厚分布が解消され、かなり均一
化された半導体結晶層が得られている。従って、活性層
の膜厚分布も少なくなっているから、レーザは充分な利
得を得ることができる。As can be seen from FIG. 7B, in the laser portion L, a large film thickness distribution is eliminated, and a considerably uniform semiconductor crystal layer is obtained. Accordingly, since the thickness distribution of the active layer is reduced, the laser can obtain a sufficient gain.
【００７３】図８は本発明に於ける第三実施例を解説す
る為のマスクの大きさ、及び、膜厚分布を表す線図であ
り、図１乃至図７に於いて用いた記号と同記号は同部分
を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、以下の
説明では、図１乃至図７も参照すると良い。また、ここ
でも、１〔μｍ〕帯に於ける光半導体素子、即ち、半導
体レーザと光導波路とを集積化したものを対象としてい
る。FIG. 8 is a diagram showing a mask size and a film thickness distribution for explaining the third embodiment of the present invention, and is the same as the symbols used in FIGS. The symbols represent the same parts or have the same meaning. In the following description, FIGS. 1 to 7 may be referred to. Also, here, an optical semiconductor device in the 1 [μm] band, that is, an integrated semiconductor laser and an optical waveguide is intended.
【００７４】図に於いて、（Ａ）はマスクの大きさ、
（Ｂ）は膜厚分布をそれぞれ示し、また、（Ａ）の縦軸
はマスク幅方向の長さを、横軸はマスク長方向の長さを
それぞれ示し、（Ｂ）の縦軸は膜厚を、横軸はマスク長
方向の長さをそれぞれ示している。尚、図では、二個分
の光半導体素子を同時に作製する場合に於ける対称性を
考慮して全体の四分の一を表してある。In the figure, (A) shows the size of the mask,
(B) shows the film thickness distribution, the vertical axis of (A) shows the length in the mask width direction, the horizontal axis shows the length in the mask length direction, and the vertical axis of (B) shows the film thickness. And the horizontal axis indicates the length in the mask length direction. In the drawing, a quarter is shown in consideration of the symmetry when two optical semiconductor elements are manufactured at the same time.
【００７５】本実施例の特徴は、マスクの一部、即ち、
マスク中心近傍に成長制御用開口が形成され、従って、
マスク幅ＷM は一部で狭幅化されているところにある。The feature of this embodiment is that a part of the mask, that is,
An opening for growth control is formed near the center of the mask,
Mask width W M is in a place that has been narrowed in part.
【００７６】第三実施例でも、１〔μｍ〕帯のレーザが
対象であるから、レーザ長は３００〔μｍ〕であり、従
って、光半導体素子二個分のマスク長ＬM は６００〔μ
ｍ〕（１／２として３００〔μｍ〕）、選択成長領域幅
ＷS はストライプ全長に亙って２０〔μｍ〕（１／２と
して１０〔μｍ〕）、マスク幅ＷM はマスク中心近傍に
於いて１６０〔μｍ〕（１／２として８０〔μｍ〕）、
また、その他で２８０〔μｍ〕（１／２として１４０
〔μｍ〕）である。Also in the third embodiment, since a laser beam in the 1 [μm] band is the object, the laser length is 300 [μm]. Therefore, the mask length L M for two optical semiconductor elements is 600 [μm].
m] (1/2 of 300 [μm]), 20 selective growth region width W S over the stripe full length [μm] (10 [μm] 1/2), the mask width W M is the mask near the center 160 [μm] (80 [μm] as a half),
280 [μm] (1/2 as 140
[Μm]).
【００７７】ここで、成長制御用開口の全体の大きさ
は、マスク幅方向で１２０〔μｍ〕、マスク長方向で２
００〔μｍ〕、従って、図示の１／４の大きさでは、マ
スク幅方向で６０〔μｍ〕、マスク長方向で１００〔μ
ｍ〕であって、この場合のマスク率は、成長制御用開口
が存在する領域で５３〔％〕、その他のところでは９３
〔％〕である。Here, the entire size of the growth control opening is 120 μm in the mask width direction and 2 μm in the mask length direction.
00 [μm], and therefore, in the quarter size shown, 60 [μm] in the mask width direction and 100 [μm] in the mask length direction.
m], and the mask rate in this case is 53% in the region where the growth control opening exists, and 93% in other regions.
[%].
【００７８】図８の（Ｂ）から看取できるように、レー
ザ部分Ｌでは、大きな膜厚分布が解消され、かなり均一
化された半導体結晶層が得られている。従って、活性層
の膜厚分布も少なくなっているから、レーザは充分な利
得を得ることができる。As can be seen from FIG. 8B, in the laser portion L, a large film thickness distribution is eliminated, and a considerably uniform semiconductor crystal layer is obtained. Accordingly, since the thickness distribution of the active layer is reduced, the laser can obtain a sufficient gain.
【００７９】前記説明した第一実施例乃至第三実施例で
は、選択成長用マスクにマスク延長部分を設ける手段を
採るか、或いは、選択成長用マスクのストライプに拡幅
部分を形成したり、また、選択成長用マスクに成長制御
用開口を形成するなどしてマスク率を低下させる手段を
採っているが、これ等を併用すると更に有効な膜厚分布
解消が可能になる。In the first to third embodiments described above, means for providing a mask extension portion in the selective growth mask is employed, or a widened portion is formed in a stripe of the selective growth mask. Although a means for reducing the mask ratio by forming a growth control opening in the selective growth mask is employed, it is possible to more effectively eliminate the film thickness distribution by using these means in combination.
【００８０】図９は本発明に於ける第四実施例を解説す
る為のマスクの大きさ、及び、膜厚分布を表す線図であ
り、図１乃至図８に於いて用いた記号と同記号は同部分
を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、以下の
説明では、図１乃至図８も参照すると良い。また、ここ
でも、１〔μｍ〕帯に於ける光半導体素子、即ち、半導
体レーザと光導波路とを集積化したものを対象としてい
る。FIG. 9 is a diagram showing a mask size and a film thickness distribution for explaining the fourth embodiment of the present invention, and is the same as the symbols used in FIGS. The symbols represent the same parts or have the same meaning. In the following description, FIGS. 1 to 8 may be referred to. Also, here, an optical semiconductor device in the 1 [μm] band, that is, an integrated semiconductor laser and an optical waveguide is intended.
【００８１】図に於いて、（Ａ）はマスクの大きさ、
（Ｂ）は膜厚分布をそれぞれ示し、また、（Ａ）の縦軸
はマスク幅方向の長さを、横軸はマスク長方向の長さを
それぞれ示し、（Ｂ）の縦軸は膜厚を、横軸はマスク長
方向の長さをそれぞれ示している。尚、図では、二個分
の光半導体素子を同時に作製する場合に於ける対称性を
考慮して全体の四分の一を表してある。In the figure, (A) shows the size of the mask,
(B) shows the film thickness distribution, the vertical axis of (A) shows the length in the mask width direction, the horizontal axis shows the length in the mask length direction, and the vertical axis of (B) shows the film thickness. And the horizontal axis indicates the length in the mask length direction. In the drawing, a quarter is shown in consideration of the symmetry when two optical semiconductor elements are manufactured at the same time.
【００８２】本実施例の特徴は、第一実施例と同様、選
択成長用マスクにはマスク延長部分が設けられ、且つ、
第二実施例と同様、ストライプの中央近傍に於ける選択
成長領域幅が拡幅されているところにある。The feature of this embodiment is that, similarly to the first embodiment, the mask for selective growth is provided with a mask extension,
As in the second embodiment, the width of the selective growth region near the center of the stripe is increased.
【００８３】第四実施例でも、１〔μｍ〕帯のレーザが
対象であるから、レーザ長は３００〔μｍ〕であり、マ
スク長ＬM の延長部分ＬM1の長さを片側で１００〔μ
ｍ〕とすると、両側では２００〔μｍ〕となり、従っ
て、光半導体素子二個分のマスク長ＬM は８００〔μ
ｍ〕（１／２として４００〔μｍ〕）、選択成長領域幅
ＷSはストライプの中央近傍で４０〔μｍ〕（１／２と
して２０〔μｍ〕）、また、その他で２０〔μｍ〕（１
／２として１０〔μｍ〕）、マスク幅ＷM は中央近傍で
２６０〔μｍ〕（１／２として１３０〔μｍ〕）、ま
た、その他で２８０〔μｍ〕（１／２として１４０〔μ
ｍ〕）である。[0083] Also in the fourth embodiment, since the laser of 1 [μm] band is the target, the laser length is 300 [μm], the length of the extension portion L M1 of the mask length L M on one side 100 [μ
When m], 200 [μm] becomes the two sides, therefore, the mask length of the two partial optical semiconductor element L M 800 [μ
m] (400 μm as １ ／), the selective growth region width W S is 40 μm near the center of the stripe (20 μm as １ ／), and 20 μm (1
/ 2 as 10 [μm]), 260 mask width W M near the center [μm] (1/2 as 130 [μm]), also other at 280 [μm] (1/2 as 140 [μ
m]).
【００８４】図９の（Ｂ）から看取できるように、レー
ザ部分Ｌでは、膜厚分布は長い範囲に亙って解消され、
充分に均一化された半導体結晶層が得られている。従っ
て、第一実施例乃至第三実施例に比較し、活性層の膜厚
分布は更に少なくなっているから、レーザは充分な利得
を得ることができる。As can be seen from FIG. 9B, in the laser portion L, the film thickness distribution is resolved over a long range,
A sufficiently uniform semiconductor crystal layer is obtained. Accordingly, compared to the first to third embodiments, the thickness distribution of the active layer is further reduced, so that the laser can obtain a sufficient gain.
【００８５】前記第一実施例乃至第四実施例では、選択
成長用マスクＭを形成する場合に基板表面が受けるダメ
ージを解消する手段について説明していないが、発明の
原理として説明したように、本発明に依れば、前記ダメ
ージを容易に解消することができる。In the first to fourth embodiments, means for eliminating damage to the substrate surface when the selective growth mask M is formed is not described. However, as described as a principle of the present invention, According to the present invention, the damage can be easily eliminated.
【００８６】図１０乃至図１３は本発明に於ける第五実
施例を解説する為の工程要所に於ける光半導体素子を表
す要部切断正面図であり、以下、これ等の図を参照しつ
つ説明する。尚、ここでも、１〔μｍ〕帯に於ける光半
導体素子、即ち、半導体レーザと光導波路とを集積化し
たものを対象としている。FIGS. 10 to 13 are cutaway front views of a main part showing an optical semiconductor device in a process step for explaining a fifth embodiment of the present invention. It will be explained while doing. Note that, here, the optical semiconductor element in the 1 [μm] band, that is, an integrated semiconductor laser and an optical waveguide is intended.
【００８７】図１０参照 １０−（１） Ｓｎをドーピングした面指数（１００）のＩｎＰ基板１
１の表面を洗浄してから、熱ＣＶＤ法を適用することに
依り、成膜温度を約６００〔℃〕として、厚さが例えば
２００〔ｎｍ〕であるＳｉＯ2 膜を形成する。10- (1) Sn-doped InP substrate 1 with surface index (100)
After the surface of No. 1 is cleaned, a SiO 2 film having a thickness of, for example, 200 nm is formed at a film forming temperature of about 600 ° C. by applying a thermal CVD method.
【００８８】ＩｎＰは加熱された場合、表面からＰが脱
離し易く、従って、前記のようにしてＳｉＯ2 膜を形成
すると、表面にダメージが与えられたり、或いは、変成
層が生成されてしまう。When InP is heated, P is easily desorbed from the surface. Therefore, when the SiO 2 film is formed as described above, the surface is damaged or a metamorphic layer is generated.
【００８９】図１１参照 １１−（１） 通常のリソグラフィ技術を適用することに依り、前記工
程１０−（１）で形成したＳｉＯ2 膜の選択的エッチン
グを行って、幅が例えば２０〔μｍ〕のストライプ開口
１２Ａをもつ選択成長用マスク１２を形成する。ここ
で、ストライプ開口１２Ａ内に表出されたＩｎＰ基板１
１の一部であるストライプが選択成長領域１１Ａとな
る。11- (1) By applying a normal lithography technique, the SiO 2 film formed in the step 10- (1) is selectively etched to have a width of, for example, 20 μm. The selective growth mask 12 having the stripe openings 12A is formed. Here, the InP substrate 1 exposed in the stripe opening 12A
The stripe which is a part of 1 becomes the selective growth region 11A.
【００９０】図１２参照 １２−（１） エッチャントをブロムメタノール、硫酸系エッチング
液、燐酸系エッチング液などとするウエット・エッチン
グ法を適用することに依って、選択成長領域１１Ａに於
けるＩｎＰをエッチングして約０．５〔μｍ〕程度の深
さ分を除去する。Referring to FIG. 12, 12- (1) InP in the selective growth region 11A is etched by applying a wet etching method using bromomethanol, a sulfuric acid type etching solution, a phosphoric acid type etching solution or the like as an etchant. Then, a depth of about 0.5 [μm] is removed.
【００９１】図１３参照 １３−（１） ＭＯＶＰＥ法を適用することに依り、凹所埋め込み兼ｎ
側クラッド層１３、ｎ側ＳＣＨ（ｓｅｐａｒａｔｅ ｃ
ｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒ
ｅ）層１４、歪み多重量子井戸活性層１５、ｐ側ＳＣＨ
層１６、ｐ側クラッド層１７を形成する。13- (1) By applying the MOVPE method, the recess filling
Side cladding layer 13 and n-side SCH (separate c
on heterogeneous structure
e) Layer 14, strained multiple quantum well active layer 15, p-side SCH
The layer 16 and the p-side cladding layer 17 are formed.
【００９２】ここで、成長させた各半導体層に関する主
要なデータを例示すると次の通りである。尚、以下の記
述に現れる「ＰＬ」はホトルミネセンス（ｐｈｏｔｏｌ
ｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）である。Here, the main data of each grown semiconductor layer is exemplified as follows. "PL" appearing in the following description is photoluminescence (photol).
luminosity).
【００９３】 凹所埋め込み兼ｎ側クラッド層１３に
ついて 材料：ｎ−ＩｎＰ 不純物：Ｓｅ 不純物濃度：１×１０19〔cm-3〕 厚さ：０．５〔μｍ〕Regarding the recess-filled and n-side cladding layer 13 Material: n-InP Impurity: Se Impurity concentration: 1 × 10 19 [cm −3 ] Thickness: 0.5 [μm]
【００９４】 ｎ側ＳＣＨ層１４について 材料：ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ （ＩｎＰに格子整合してＰＬ波長１．１〔μｍ〕組成） 不純物：Ｓｉ 不純物濃度：５×１０17〔cm-3〕 厚さ：０．１〔μｍ〕About n-side SCH layer 14 Material: n-InGaAsP (composition of PL wavelength 1.1 [μm] lattice-matched to InP) Impurity: Si Impurity concentration: 5 × 10 17 [cm −3 ] Thickness: 0 .1 [μm]
【００９５】 歪み多重量子井戸活性層１５について 材料：ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ （井戸層は厚さ６〔ｎｍ〕で１．０〔％〕の圧縮歪み）Regarding the strained multiple quantum well active layer 15 Material: InGaAsP / InGaAsP (the well layer has a thickness of 6 nm and a compressive strain of 1.0%)
【００９６】 ｐ側ＳＣＨ層１６について 材料：ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ （ＩｎＰに格子整合してＰＬ波長１．１〔μｍ〕組成） 不純物：Ｚｎ 不純物濃度：５×１０17〔cm-3〕 厚さ：０．１〔μｍ〕About the p-side SCH layer 16 Material: p-InGaAsP (composition of PL wavelength 1.1 [μm] lattice-matched to InP) Impurity: Zn Impurity concentration: 5 × 10 17 [cm −3 ] Thickness: 0 .1 [μm]
【００９７】 ｐ側クラッド層１７について 材料：ｐ−ＩｎＰ 不純物：Ｚｎ 不純物濃度：５×１０17〔cm-3〕 厚さ：０．２〔μｍ〕Regarding the p-side cladding layer 17 Material: p-InP Impurity: Zn Impurity concentration: 5 × 10 17 [cm −3 ] Thickness: 0.2 [μm]
【００９８】成長条件 圧力：７６〔Ｔｏｒｒ〕 温度：６００〔℃〕Growth conditions Pressure: 76 [Torr] Temperature: 600 [° C]
【００９９】原料ガス（キャリヤ・ガスは水素） Ｉｎ：トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ：Ｉｎ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ） Ｇａ：トリエチルガリウム（ＴＥＧａ：Ｇａ（Ｃ
2 Ｈ5 ）3 ） Ａｓ：アルシン（ＡｓＨ3 ） Ｐ：ホスフィン（ＰＨ3 ） Ｚｎ：ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ：Ｚｎ（ＣＨ3 ）2 ） Ｓｉ：モノシラン（ＳｉＨ4 ）（ｎ型ドーパント） Ｓｅ：Ｈ2 Ｓｅ（ｎ型ドーパント）Source gas (the carrier gas is hydrogen) In: trimethylindium (TMIn: In (C
H 3 ) 3 ) Ga: triethylgallium (TEGa: Ga (C
2 H 5) 3) As: arsine (AsH 3) P: phosphine (PH 3) Zn: dimethylzinc (DMZn: Zn (CH 3) 2) Si: monosilane (SiH 4) (n-type dopant) Se: H 2 Se (n-type dopant)
【０１００】１３−（２） この後、通常の技術を適用して、例えば電流閉じ込め、
或いは、光閉じ込めなどの埋め込み構造を形成したり、
保護膜や電極を形成するなどして半導体レーザを完成さ
せる。13- (2) After that, by applying a normal technique, for example,
Alternatively, an embedded structure such as optical confinement may be formed,
A semiconductor laser is completed by forming a protective film and an electrode.
【０１０１】ところで、前記ダメージを除去する為に生
成された凹所を埋める為の半導体層を成長させる場合、
その半導体層にドーピングする不純物としては、必要な
導電型の不純物を適宜に用いることができるのである
が、前記のように、Ｓｅを高ドープした場合、埋め込み
が特に良好に行われ、優れた平坦性が得られる。その理
由は、Ｓｅの高ドープに依って、原子の拡散長が長くな
る為と推定される。尚、同様な効果は、他の六族不純
物、例えばＴｅでも確認された。By the way, when growing a semiconductor layer for filling the recess created to remove the damage,
As the impurity to be doped into the semiconductor layer, an impurity of a necessary conductivity type can be appropriately used. However, as described above, when Se is highly doped, the burying is performed particularly well, and the excellent flatness is achieved. Property is obtained. The reason is presumed to be that the diffusion length of atoms becomes longer due to the high doping of Se. The same effect was confirmed with other Group 6 impurities, for example, Te.
【０１０２】図１４は完成した光半導体素子の光軸方向
（選択成長用マスクのストライプ方向）に於ける半導体
結晶層の膜厚分布をＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で測定した結果を
纏めた線図であり、縦軸には光導波路膜厚みを、また、
横軸には光軸方向の位置をそれぞれ採ってある。FIG. 14 shows the distribution of the film thickness of the semiconductor crystal layer in the optical axis direction (the stripe direction of the selective growth mask) of the completed optical semiconductor device by SEM (scanning element).
FIG. 7 is a diagram summarizing the results measured by the C. tron microscopy, wherein the vertical axis represents the thickness of the optical waveguide film,
The horizontal axis shows the position in the optical axis direction.
【０１０３】このデータで、厚さは歪み多重量子井戸活
性層１５及びそれを挟むｎ側ＳＣＨ層１４及びｐ側ＳＣ
Ｈ層１６の合計であって、レーザ部分Ｌと光導波路部分
Ｇとで最大３倍の成長速度差になっている。また、光学
的特性の指標となる室温ＰＬ強度も通常の平坦な基板上
に作製したものと遜色なく、高品質が保たれていること
を確認している。In this data, the thickness is a strained multiple quantum well active layer 15 and the n-side SCH layer 14 and the p-side SC
This is the total of the H layers 16, and the growth rate difference between the laser portion L and the optical waveguide portion G is at most three times. In addition, it has been confirmed that high-quality PL intensity at room temperature, which is an index of optical characteristics, is maintained as well as that obtained on a normal flat substrate.
【０１０４】前記光半導体素子に組み込まれている半導
体レーザは、しきい値電流１５〔ｍＡ〕でＣＷ（ｃｏｎ
ｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ）発振し、光出力２０〔ｍ
Ｗ〕が達成され、また、その半導体レーザと結合されて
いる光導波路の作用で、狭ビーム特性も良好であり、従
来のものが放射角３０°であるのに対して１０°が得ら
れた。このような特性は、複雑なレンズ系を減少させ、
半導体レーザを低価格に導く為の重要な要素となる。The semiconductor laser incorporated in the optical semiconductor device has a threshold current of 15 [mA] and a CW (con
(Tinous wave) oscillates and the optical output is 20 [m
W] was achieved, and the action of the optical waveguide coupled to the semiconductor laser provided good narrow beam characteristics, which was 10 ° in comparison with the conventional one having an emission angle of 30 °. . These properties reduce the complexity of the lens system,
This is an important factor for reducing the price of a semiconductor laser.
【０１０５】本発明に依る光半導体装置の製造方法に於
いては、半導体基板上に於ける半導体結晶層の選択成長
領域を表出させるストライプの開口をもつ選択成長用マ
スクをストライプ中央近傍のマスク率がストライプ端近
傍のマスク率に比較し低くなるようにする為に前記選択
成長用マスクに成長制御用開口を形成して半導体基板の
一部を選択的に表出させる工程と、次いで、有機金属気
相成長法を適用して前記選択成長用マスクを介して前記
選択成長領域を含む前記半導体基板上に特に平坦性が要
求される半導体結晶層及び前記半導体結晶層とは少なく
とも厚さを異にする半導体結晶層を同時に成長させる工
程とが含まれてなることが基本になっている。 In the method of manufacturing an optical semiconductor device according to the present invention, selective growth of a semiconductor crystal layer on a semiconductor substrate is performed.
Selective growth masks with stripe openings to reveal regions
The mask ratio near the stripe center is near the stripe end.
Select the above to make it lower than the neighboring mask rate
A growth control opening is formed in the growth mask to
A step of selectively exposing a portion, and then an organic metal
Applying the phase growth method through the selective growth mask
Particularly flatness is required on the semiconductor substrate including the selective growth region.
Required semiconductor crystal layer and the semiconductor crystal layer
To simultaneously grow semiconductor crystal layers with different thicknesses
It is fundamental that the process is included.
【０１０６】前記構成を採ることに依り、選択成長用マ
スクを用いて半導体結晶層をストライプに選択成長した
場合、必要部分の全長に亙って半導体結晶層の膜厚が均
一となるようにすることができるので、半導体レーザと
光導波路などを集積化した光半導体装置に於ける諸半導
体結晶層を一回の選択成長で完成させるような場合に好
適であり、また、選択成長用マスクを形成する際に選択
成長の下地に与えられたダメージの影響を簡単に解消し
て、良質の半導体結晶層を選択成長させることができる
から、高い信頼性及び高い性能をもつ光半導体装置を少
ない工程で実現させることが可能になった。According to the above configuration, when the semiconductor crystal layer is selectively grown into stripes using the selective growth mask, the thickness of the semiconductor crystal layer is made uniform over the entire length of the necessary portion. This is suitable for the case where various semiconductor crystal layers in an optical semiconductor device in which a semiconductor laser and an optical waveguide are integrated are completed by one selective growth, and a mask for selective growth is formed. In this case, the influence of the damage given to the base of the selective growth can be easily eliminated and a high-quality semiconductor crystal layer can be selectively grown, so that an optical semiconductor device having high reliability and high performance can be manufactured in a small number of steps. It has become possible to realize it.
【図１】半導体レーザ及び光導波路を含む光半導体素子
の平面パターン、選択成長用マスク、膜厚分布などを表
す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a plane pattern, a selective growth mask, a film thickness distribution, and the like of an optical semiconductor device including a semiconductor laser and an optical waveguide.
【図２】半導体結晶層を選択成長させた実験について解
説する為のマスクの大きさ、及び、膜厚分布を表す線図
である。FIG. 2 is a diagram illustrating a mask size and a film thickness distribution for explaining an experiment in which a semiconductor crystal layer is selectively grown.
【図３】本発明の原理を明らかにする為の半導体レーザ
及び光導波路を含む光半導体素子に於ける平面パター
ン、選択成長用マスク、膜厚分布などを表す説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a plane pattern, a selective growth mask, a film thickness distribution, and the like in an optical semiconductor device including a semiconductor laser and an optical waveguide for clarifying the principle of the present invention.
【図４】本発明の原理を明らかにする為の選択成長用マ
スク、膜厚分布などを表す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a selective growth mask, a film thickness distribution, and the like for clarifying the principle of the present invention.
【図５】本発明の原理を明らかにする為の選択成長用マ
スク、膜厚分布などを表す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a mask for selective growth, a film thickness distribution, and the like for clarifying the principle of the present invention.
【図６】本発明に於ける第一実施例を解説する為のマス
クの大きさ、及び、膜厚分布を表す線図である。FIG. 6 is a diagram showing a mask size and a film thickness distribution for explaining a first embodiment of the present invention.
【図７】本発明に於ける第二実施例を解説する為のマス
クの大きさ、及び、膜厚分布を表す線図である。FIG. 7 is a diagram showing a mask size and a film thickness distribution for explaining a second embodiment of the present invention.
【図８】本発明に於ける第三実施例を解説する為のマス
クの大きさ、及び、膜厚分布を表す線図である。FIG. 8 is a diagram showing a mask size and a film thickness distribution for explaining a third embodiment of the present invention.
【図９】本発明に於ける第四実施例を解説する為のマス
クの大きさ、及び、膜厚分布を表す線図である。FIG. 9 is a diagram showing a mask size and a film thickness distribution for explaining a fourth embodiment of the present invention.
【図１０】本発明に於ける第五実施例を解説する為の工
程要所に於ける光半導体素子を表す要部切断正面図であ
る。FIG. 10 is a fragmentary front view showing an optical semiconductor element in a process step for explaining a fifth embodiment of the present invention.
【図１１】本発明に於ける第五実施例を解説する為の工
程要所に於ける光半導体素子を表す要部切断正面図であ
る。FIG. 11 is a fragmentary front view showing an optical semiconductor element in a process step for explaining a fifth embodiment of the present invention.
【図１２】本発明に於ける第五実施例を解説する為の工
程要所に於ける光半導体素子を表す要部切断正面図であ
る。FIG. 12 is a fragmentary front view showing an optical semiconductor element in a process step for explaining a fifth embodiment of the present invention;
【図１３】本発明に於ける第五実施例を解説する為の工
程要所に於ける光半導体素子を表す要部切断正面図であ
る。FIG. 13 is a fragmentary front view showing an optical semiconductor element in a process step for explaining a fifth embodiment of the present invention.
【図１４】完成した光半導体素子の光軸方向（選択成長
用マスクのストライプ方向）に於ける半導体結晶層の膜
厚分布をＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で測定した結果を纏めた線図で
ある。FIG. 14 shows a scanning electron microscope (SEM) of a film thickness distribution of a semiconductor crystal layer in an optical axis direction (a stripe direction of a selective growth mask) of a completed optical semiconductor device.
FIG. 7 is a diagram summarizing the results of measurement by microscopy.
【図１５】選択成長用マスクを例示する要部平面説明図
である。FIG. 15 is an explanatory plan view of a main part illustrating a selective growth mask;
ＷM マスク幅 ＷS 選択成長領域幅 ＬM マスク長 Ｘ 方向 Ｍ 選択成長用マスク Ｌ レーザ部分 Ｇ 光導波路部分 Ｗ 光半導体素子の幅 ｔ1 マスクがない領域に於ける半導体結晶層の成長膜
厚 ｔ2 マスクがある領域に於ける半導体結晶層の成長膜
厚 １ 半導体基板 ２ クラッド層 ３ 活性層 ４ クラッド層 ＬM1 マスクＭに於けるストライプと同方向に延長した
部分 ＷS1 マスクＭに形成された選択成長領域幅ＷS の拡幅
部分幅 ＯM マスクＭの中心近傍に形成された矩形の成長制御
用開口部分 １１ ＩｎＰ基板 １１Ａ 選択成長領域 １２ 選択成長用マスク １２Ａ ストライプ開口 １３ 凹所埋め込み兼ｎ側クラッド層 １４ ｎ側ＳＣＨ層 １５ 歪み多重量子井戸活性層 １６ ｐ側ＳＣＨ層 １７ ｐ側クラッド層W M mask width W S Selective growth region width L M mask length X direction M Selective growth mask L Laser part G Optical waveguide part W Optical semiconductor element width t 1 Growth thickness of semiconductor crystal layer in region without mask t 2 Growth thickness of semiconductor crystal layer in a certain region of mask 1 Semiconductor substrate 2 Cladding layer 3 Active layer 4 Cladding layer L Part extending in the same direction as stripe in M1 mask M Formed on WS1 mask M selective growth region width W S widened portion of the width O M mask M near the center to the growth controlling opening portion 11 of the formed rectangular InP substrate 11A selective-growth region 12 selected burying growth mask 12A stripe opening 13 a recess and n of Side cladding layer 14 n-side SCH layer 15 strained multiple quantum well active layer 16 p-side SCH layer 17 p-side cladding layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雙田 晴久 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 小林 宏彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−82909（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−29602（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−327112（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01S 5/323 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Haruhisa Souda 1015 Ueodanaka Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Hirohiko Kobayashi 1015 Ueodanaka Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Fujitsu Limited (56) References JP-A-5-82909 (JP, A) JP-A-5-29602 (JP, A) JP-A-5-327112 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7) , DB name) H01L 21/205 H01S 5/323
Claims (7)
成長領域を表出させるストライプの開口をもつ選択成長
用マスクをストライプ中央近傍のマスク率がストライプ
端近傍のマスク率に比較し低くなるようにする為に前記
選択成長用マスクに成長制御用開口を形成して半導体基
板の一部を選択的に表出させる工程と、 次いで、有機金属気相成長法を適用して前記選択成長用
マスクを介して前記選択成長領域を含む前記半導体基板
上に特に平坦性が要求される半導体結晶層及び前記半導
体結晶層とは少なくとも厚さを異にする半導体結晶層を
同時に成長させる工程とが含まれてなることを特徴とす
る光半導体装置の製造方法。1. Selection of a semiconductor crystal layer on a semiconductor substrate
Selective growth with stripe openings to reveal growth area
Mask is striped at the mask rate near the center of the stripe.
In order to lower the mask ratio near the edge,
A semiconductor substrate is formed by forming a growth control opening in the selective growth mask.
A step of selectively exposing a part of the plate, and then applying a metal organic chemical vapor deposition method to the semiconductor substrate including the selective growth region via the selective growth mask, particularly flatness is required. Simultaneously growing a semiconductor crystal layer to be formed and a semiconductor crystal layer having a thickness different from that of the semiconductor crystal layer.
成長領域を表出させるストライプの開口をもつ選択成長
用マスクがそのストライプ方向のマスク長を特に平坦な
半導体結晶層を必要とする素子の長さと等しく設定され
且つストライプ中央近傍のマスク率がストライプ端近傍
のマスク率に比較して低いパターンに形成される工程
と、 次いで、有機金属気相成長法を適用して前記選択成長用
マスクを介して前記選択成長領域を含む前記半導体基板
上に特に平坦性が要求される半導体結晶層及び前記半導
体結晶層とは少なくとも厚さを異にする半導体結晶層を
同時に成長させる工程とが含まれてなることを特徴とす
る 光半導体装置の製造方法。2. Selection of a semiconductor crystal layer on a semiconductor substrate
Selective growth with stripe openings to reveal growth area
The mask length in the stripe direction is particularly flat.
Set to be equal to the length of the element requiring the semiconductor crystal layer
And the mask ratio near the stripe center is near the stripe end
Forming a pattern that is lower than the mask ratio
And then applying a metal organic chemical vapor deposition method for the selective growth
The semiconductor substrate including the selective growth region via a mask
Semiconductor crystal layer on which flatness is particularly required and semiconductor
A semiconductor crystal layer having at least a different thickness from the body crystal layer
And growing simultaneously.
Method of manufacturing that the optical semiconductor device.
成長領域を表出させるストライプの開口をもつ選択成長
用マスクがそのストライプ方向のマスク長を特に平坦な
半導体結晶層を必要とする素子の長さと等しく設定され
且つストライプ中央近傍のマスク率がストライプ端近傍
のマスク率に比較し低くなるようにする為に前記選択成
長用マスクに成長制御用開口を形成して半導体基板の一
部を選択的に表出させる工程と、 次いで、有機金属気相成長法を適用して前記選択成長用
マスクを介して前記選択成長領域を含む前記半導体基板
上に特に平坦性が要求される半導体結晶層及び前記半導
体結晶層とは少なくとも厚さを異にする半導体結晶層を
同時に成長させる工程とが含まれてなることを特徴とす
る 光半導体装置の製造方法。3. Selection of a semiconductor crystal layer on a semiconductor substrate
Selective growth with stripe openings to reveal growth area
The mask length in the stripe direction is particularly flat.
Set to be equal to the length of the element requiring the semiconductor crystal layer
And the mask ratio near the stripe center is near the stripe end
In order to make the mask ratio lower than the mask ratio of
A growth control opening is formed in a long mask to
And selectively exposing the portion, and then applying the metal organic chemical vapor deposition method for the selective growth
The semiconductor substrate including the selective growth region via a mask
Semiconductor crystal layer on which flatness is particularly required and semiconductor
A semiconductor crystal layer having at least a different thickness from the body crystal layer
And growing simultaneously.
Method of manufacturing that the optical semiconductor device.
を受けた半導体基板に於ける半導体結晶層の選択成長領
域表面を除去する工程が含まれてなることを特徴とする
請求項１乃至請求項３の何れか１記載の光半導体装置の
製造方法。4. A method for forming a selective growth mask, comprising the steps of:
Of selective growth of semiconductor crystal layer on semiconductor substrate subjected to heat
Removing the surface of the region.
A method for manufacturing an optical semiconductor device according to claim 1 .
体結晶層の選択成長領域表面を除去することで生成され
た凹所を不純物含有半導体結晶層で平坦に埋め込む工程
が含まれてなることを特徴とする請求項４記載の光半導
体装置の製造方法。5. A semiconductor in a damaged semiconductor substrate.
Generated by removing the surface of the selective growth region of the body crystal layer
For filling the recesses flat with an impurity-containing semiconductor crystal layer
5. The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 4, wherein:
体結晶層の選択成長領域表面を除去することで生成され
た凹所を平坦に埋め込む不純物含有半導体結晶層が三族
−五族化合物半導体であると共に不純物が周期律表の六
族元素であることを特徴とする請求項４或いは請求項５
記載の光半導体装置の製造方法。6. A semiconductor in a damaged semiconductor substrate.
Generated by removing the surface of the selective growth region of the body crystal layer
Impurity-containing semiconductor crystal layer that buries the recesses flat
-It is a Group V compound semiconductor and the impurities are
6. The element according to claim 4, wherein the element is a group III element.
The manufacturing method of the optical semiconductor device described in the above .
徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１記載の光半導
体装置の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein the element of group 6 of the periodic table is Se.
A method for manufacturing an optical semiconductor device according to claim 4 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08614294A JP3306688B2 (en) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | Method for manufacturing optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP08614294A JP3306688B2 (en) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | Method for manufacturing optical semiconductor device |
Publications (2)
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| JPH07297140A JPH07297140A (en) | 1995-11-10 |
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|---|---|---|---|---|
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1994
- 1994-04-25 JP JP08614294A patent/JP3306688B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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